Weak-force sensing in optomechanical systems with Kalman filtering
Weak-force sensing in optomechanical systems with Kalman filtering
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卡尔曼滤波光机械系统中的弱力传感
DOI：
10.1088/1751-8121/abe888
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发表时间：
2021-04
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wei Cui
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Beili Gong;Daoyi Dong;Wei Cui
摘要：我们通过卡尔曼滤波器研究光机械谐振器中的弱力传感。通过对连续时间光机械系统进行离散化处理，利用无偏最小方差卡尔曼滤波器对所得系统的状态进行估计。随后，在系统中所有噪声均为白噪声且服从高斯分布的前提下，对外部随机力进行估计。此外，从理论上推导了以均方误差描述的力估计精度。最后，通过在一个具体实例中将理论精度与数值精度进行对比，对所提出的算法加以说明。
Abstract. We investigate the weak-force sensing in an optomechanical resonator by Kalman filter. By discretizing the continuous-time optomechanical system, the state of the resulting system is estimated by the unbiased minimum variance Kalman filter. Subsequently, the external stochastic force is estimated, provided that all noises in the system are white and Gaussian. Furthermore, the accuracy of force estimation, described by the mean squared error, is derived theoretically. The proposed algorithm is finally illustrated by comparing the theoretical accuracy with the numerical accuracy in an explicit example.
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